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摘要：本文详细介绍了两种逆止托辊的逆止原理，并通过计算分析，确定了逆止托辊在上运倾斜井巷胶带输送机中的坡度应用范围。
关键词：逆止托辊 原理 应用
1 倾斜井巷胶带输送机断带造成的危害及防治方法
倾斜井巷胶带输送机在正常带货运行时，因某些故障因素而造成胶带断开，断带就会顺着皮带道快速下滑，若不及时发现并制止胶带下滑，不仅损坏输送机的机架设备，堵塞运输巷道，严重者将导致整个设备停产，使企业蒙受重大经济损失；如果皮带道有人行走，则可能造成人员的伤亡，后果极其严重。目前解决倾斜井巷断带危害的断带保护装置常用的有两种，一种是断带抓捕器，另一种是逆止托辊，经过长期的应用发现断带抓捕器由于受抓捕面积限制和抓捕不同步等因素，容易导致误动作或胶带损伤，影响使用效果。而逆止托辊的应用为解决断带危害找到了方法。
2 逆止托辊
逆止托辊是将逆止托辊代替胶带输送机上的普通槽型托辊，一旦输送机的胶带断开，逆止托辊则反向逆止不动，它和胶带之间就会产生巨大的摩擦力，制止胶带沿着皮带道迅速下滑。逆止托辊主要有机械棘轮式逆止托辊和逆止轴承式逆止托辊两种形式。
2.1 机械棘轮式逆止托辊原理 由位于托辊内部两个轴承座之间并靠近轴承座位置对称布置的棘爪、棘轮、销轴、弹簧构成，也就是将机械棘轮融进托辊内部，托辊转动产生离心力，在机械弹力与该离心力的共同作用下，托辊发生反向逆止。从表面来看，该构造和普通托辊相差无几，但是它更加稳固可靠，原理简单易懂，不易受安装条件的限制。可承受的逆止力矩大，运行时安全可靠。缺点是结构比较复杂，有一定的噪音，易损坏。结构见图1：
2.2 逆止轴承式逆止托辊原理 其主要结构为改型的单向转动的非接触逆止结构，即托辊内部有两套滚柱型单向离合器，其工作主要依靠弹簧储能以及楔块摩擦自锁和工作旋转时的离心力来完成。该结构的优势在于运行中无接触，从而实现了无噪声，适应转速较高，适用的环境条件更广。另外，该结构的逆止力大，使用寿命较长。另一方面，这种结构应用于转速较低时比应用于转速较高时的寿命要短，加之其在制作上要求具有较高精度标准，这些都是该结构无法克服的缺陷。见图2：
3 逆止托辊坡度应用的范围
遇到带式输送机负载停机，且此时逆止装置无法正常运行或胶带断开，加之重力作用的影响，胶带及物料会顺着输送机的皮带道快速下滑。在这种情况下，托辊会受逆止装置的影响而不能旋转，在托辊与胶带接触面之间的下滑力会倾向于下滑，胶带与托辊之间的由正压力产生的摩擦力，能够有效避免胶带沿皮带道滑落。只要下滑力小于最大静摩擦力，胶带便实现制动，具体构造如图3。
逆止托辊组的载荷：
P=l（qG+qB）
单位长度上的下滑力：
F=Psinα
逆止托辊组承受的摩擦力
F′=Pcosα·f
式中qG———单位长度胶带上载重量，kg/m；
qB———单位长度胶带自重，kg/m；
l———托辊间距，m；
f———胶带与托辊摩擦系数，取f=0.135。
只有当胶带与逆止托辊之间的摩擦力F′大于胶带（包括物料）自身的下滑力F，即F′/F>1时胶带才能够被逆止。此时，摩擦力与下滑力之比为F′/F=Pcosα·f/（Psinα）=f/tanα根据逆止条件F′/F>1，则f/tanα>1，因此，当f=0.135时，α<19°。
但是当输送机的倾角小到一定程度时，即便逆止装置未发生动作，托辊本身的旋转阻力正好可以对下滑力F起到抵制作用，也就是f/tanα=1。因此，f=0.102时，α=1.15°。而实际应用过程中还有可能产生其他阻力，所以我们常常将逆止装置的输送机倾角设置为α≥5°。由以上计算过程得知：如果带式输送机倾角5°≤α≤18°时，下滑力F小于摩擦力F′，可以有效逆止断裂胶带下滑。当胶带输送机坡度大于18°时必须采取其它方式解决断带问题。
4 逆止托辊在铁能公司的应用
由于铁能公司各矿井倾斜井巷胶带输送机多以上运为主（约占95%以上），所以推广逆止托辊非常适用铁能公司实际，但由于棘轮棘爪式逆止托辊噪音大，易损坏，一直没能广泛推广。自2006年铁能公司自行研制成功使用逆止轴承的逆止托辊后，由于它逆止力大，结构简单，便于拆装、运行时无噪音、安全可靠等优点，而且数次试验结果也证明其逆止效果俱佳，对于当前铁能公司安全生产具有重大的推动作用，得到了广泛应用。自铁能公司全面推广使用逆止轴承式逆止托辊以来，所有上运倾斜井巷胶带输送机都已经改用逆止托辊，其间出现过断带情况，但都因设备迅速制止了胶带下滑而有效避免了事故扩大，效果非常明显，而且不损伤胶带，易恢复。
参考文献：
[1]张宏明，斜井胶带输送机断带事故的发生和预防[J].河北煤炭，2001（3）：35.
[2]李允旺，苗运江，陈雅阁.楔块式断带保护装置的研究[J].煤矿机械，2005（11）：42.
[3]李允旺.上运皮带输送机断带保护装置[J].能源技术与管理，2005（2）：42-43，57.
作者简介：吴庆华（1969-），男，辽宁调兵山人，机械工程师，1991年毕业于江西工业大学。
关键词：逆止托辊 原理 应用
1 倾斜井巷胶带输送机断带造成的危害及防治方法
倾斜井巷胶带输送机在正常带货运行时，因某些故障因素而造成胶带断开，断带就会顺着皮带道快速下滑，若不及时发现并制止胶带下滑，不仅损坏输送机的机架设备，堵塞运输巷道，严重者将导致整个设备停产，使企业蒙受重大经济损失；如果皮带道有人行走，则可能造成人员的伤亡，后果极其严重。目前解决倾斜井巷断带危害的断带保护装置常用的有两种，一种是断带抓捕器，另一种是逆止托辊，经过长期的应用发现断带抓捕器由于受抓捕面积限制和抓捕不同步等因素，容易导致误动作或胶带损伤，影响使用效果。而逆止托辊的应用为解决断带危害找到了方法。
2 逆止托辊
逆止托辊是将逆止托辊代替胶带输送机上的普通槽型托辊，一旦输送机的胶带断开，逆止托辊则反向逆止不动，它和胶带之间就会产生巨大的摩擦力，制止胶带沿着皮带道迅速下滑。逆止托辊主要有机械棘轮式逆止托辊和逆止轴承式逆止托辊两种形式。
2.1 机械棘轮式逆止托辊原理 由位于托辊内部两个轴承座之间并靠近轴承座位置对称布置的棘爪、棘轮、销轴、弹簧构成，也就是将机械棘轮融进托辊内部，托辊转动产生离心力，在机械弹力与该离心力的共同作用下，托辊发生反向逆止。从表面来看，该构造和普通托辊相差无几，但是它更加稳固可靠，原理简单易懂，不易受安装条件的限制。可承受的逆止力矩大，运行时安全可靠。缺点是结构比较复杂，有一定的噪音，易损坏。结构见图1：
2.2 逆止轴承式逆止托辊原理 其主要结构为改型的单向转动的非接触逆止结构，即托辊内部有两套滚柱型单向离合器，其工作主要依靠弹簧储能以及楔块摩擦自锁和工作旋转时的离心力来完成。该结构的优势在于运行中无接触，从而实现了无噪声，适应转速较高，适用的环境条件更广。另外，该结构的逆止力大，使用寿命较长。另一方面，这种结构应用于转速较低时比应用于转速较高时的寿命要短，加之其在制作上要求具有较高精度标准，这些都是该结构无法克服的缺陷。见图2：
3 逆止托辊坡度应用的范围
遇到带式输送机负载停机，且此时逆止装置无法正常运行或胶带断开，加之重力作用的影响，胶带及物料会顺着输送机的皮带道快速下滑。在这种情况下，托辊会受逆止装置的影响而不能旋转，在托辊与胶带接触面之间的下滑力会倾向于下滑，胶带与托辊之间的由正压力产生的摩擦力，能够有效避免胶带沿皮带道滑落。只要下滑力小于最大静摩擦力，胶带便实现制动，具体构造如图3。
逆止托辊组的载荷：
P=l（qG+qB）
单位长度上的下滑力：
F=Psinα
逆止托辊组承受的摩擦力
F′=Pcosα·f
式中qG———单位长度胶带上载重量，kg/m；
qB———单位长度胶带自重，kg/m；
l———托辊间距，m；
f———胶带与托辊摩擦系数，取f=0.135。
只有当胶带与逆止托辊之间的摩擦力F′大于胶带（包括物料）自身的下滑力F，即F′/F>1时胶带才能够被逆止。此时，摩擦力与下滑力之比为F′/F=Pcosα·f/（Psinα）=f/tanα根据逆止条件F′/F>1，则f/tanα>1，因此，当f=0.135时，α<19°。
但是当输送机的倾角小到一定程度时，即便逆止装置未发生动作，托辊本身的旋转阻力正好可以对下滑力F起到抵制作用，也就是f/tanα=1。因此，f=0.102时，α=1.15°。而实际应用过程中还有可能产生其他阻力，所以我们常常将逆止装置的输送机倾角设置为α≥5°。由以上计算过程得知：如果带式输送机倾角5°≤α≤18°时，下滑力F小于摩擦力F′，可以有效逆止断裂胶带下滑。当胶带输送机坡度大于18°时必须采取其它方式解决断带问题。
4 逆止托辊在铁能公司的应用
由于铁能公司各矿井倾斜井巷胶带输送机多以上运为主（约占95%以上），所以推广逆止托辊非常适用铁能公司实际，但由于棘轮棘爪式逆止托辊噪音大，易损坏，一直没能广泛推广。自2006年铁能公司自行研制成功使用逆止轴承的逆止托辊后，由于它逆止力大，结构简单，便于拆装、运行时无噪音、安全可靠等优点，而且数次试验结果也证明其逆止效果俱佳，对于当前铁能公司安全生产具有重大的推动作用，得到了广泛应用。自铁能公司全面推广使用逆止轴承式逆止托辊以来，所有上运倾斜井巷胶带输送机都已经改用逆止托辊，其间出现过断带情况，但都因设备迅速制止了胶带下滑而有效避免了事故扩大，效果非常明显，而且不损伤胶带，易恢复。
参考文献：
[1]张宏明，斜井胶带输送机断带事故的发生和预防[J].河北煤炭，2001（3）：35.
[2]李允旺，苗运江，陈雅阁.楔块式断带保护装置的研究[J].煤矿机械，2005（11）：42.
[3]李允旺.上运皮带输送机断带保护装置[J].能源技术与管理，2005（2）：42-43，57.
作者简介：吴庆华（1969-），男，辽宁调兵山人，机械工程师，1991年毕业于江西工业大学。